TL494已成為一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)芯片，由很多家集成電路廠商生產(chǎn)。廣泛應(yīng)用于單端正激雙管式、半橋式、全橋式開關(guān)電源。TL494有SO-16和PDIP-16兩種封裝形式，以適應(yīng)不同場合的要求。
TL494
1.主要特征
(1)具有兩個(gè)完整的脈寬調(diào)制控制電路，是PWM芯片。
(2)兩個(gè)誤差放大器。一個(gè)用于反饋控制，一個(gè)可以定義為過流保護(hù)等保護(hù)控制。
(3)帶5VDC基準(zhǔn)電源。
(4)死區(qū)時(shí)間可以調(diào)節(jié)。
(5)輸出級電流500mA。
(6)輸出控制可以用于推挽、半橋或單端控制。
(7)具備欠壓封鎖功能
2.內(nèi)部結(jié)構(gòu)
TL494的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
2.15V基準(zhǔn)源
TL494內(nèi)置了基于帶隙原理的基準(zhǔn)源，基準(zhǔn)源的穩(wěn)定輸出電壓為5V，條件是VCC電壓在7V以上，誤差在100mV之內(nèi)。基準(zhǔn)源的輸出引腳是第14腳REF。
2.2鋸齒波振蕩器
TL494內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器，產(chǎn)生0.3~3V的鋸齒波。振蕩頻率可通過外部的一個(gè)電阻Rt和一個(gè)電容Ct進(jìn)行調(diào)節(jié)，其振蕩頻率為：f=1/RtCt，其中Rt的單位為歐姆，Ct的單位為法拉。鋸齒波可以在Ct引腳測量到。
2.3運(yùn)算放大器
TL494集成了兩個(gè)單電源供電的運(yùn)算放大器。運(yùn)算放大器傳遞函數(shù)為ft(ni,inv)=A(ni-inv)，但不能越出輸出擺幅。一般電源電路中，運(yùn)放接成閉環(huán)運(yùn)行。少數(shù)特殊情況下使用開環(huán)，由外界輸入信號。 兩個(gè)運(yùn)放的輸出端分別接一個(gè)二極管，和COMP引腳以及后級電路(比較器)相連接。這保證了兩個(gè)運(yùn)放中較高的輸出進(jìn)入后級電路。
2.4比較器
運(yùn)算放大器輸出的信號(COMP引腳)在芯片內(nèi)部進(jìn)入比較器正輸入端，和進(jìn)入負(fù)輸入端的鋸齒波比較。當(dāng)鋸齒波高于COMP引腳的信號時(shí)，比較器輸出0，反之則輸出1.
2.5脈沖觸發(fā)器
脈沖觸發(fā)器在鋸齒波的下降沿且比較器輸出1時(shí)導(dǎo)通，令兩個(gè)中的一個(gè)輸出端(依次輪流)片內(nèi)三極管導(dǎo)通，并在比較器輸出降到0時(shí)截止。
2.6靜區(qū)時(shí)間比較器
靜區(qū)(直譯死區(qū))時(shí)間由Dead Time Control引腳4設(shè)置，它通過一個(gè)比較器對脈沖觸發(fā)器實(shí)行干擾，限制最大占空比。可設(shè)置的每端占空比上限最高為45%，在工作頻率高于150KHz時(shí)占空比上限是42%左右。(當(dāng)DTC引腳電平被設(shè)為0時(shí))。
3.工作原理
TL494是一個(gè)固定頻率的脈沖寬度調(diào)制電路，內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器，振蕩頻率可通過外部的一個(gè)電阻和一個(gè)電容進(jìn)行調(diào)節(jié)，其振蕩頻率如下：
輸出脈沖的寬度是通過電容CT上的正極性鋸齒波電壓與另外兩個(gè)控制信號進(jìn)行比較來實(shí)現(xiàn)。功率輸出管Q1和Q2受控于或非門。當(dāng)雙穩(wěn)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號為低電平時(shí)才會被選通，即只有在鋸齒波電壓大于控制信號期間才會被選通。當(dāng)控制信號增大，輸出脈沖的寬度將減小。參見下圖。
TL494脈沖控制波形圖
控制信號由集成電路外部輸入，一路送至死區(qū)時(shí)間比較器，一路送往誤差放大器的輸入端。死區(qū)時(shí)間比較器具有120mV的輸入補(bǔ)償電壓，它限制了最小輸出死區(qū)時(shí)間約等于鋸齒波周期的4%，當(dāng)輸出端接地，最大輸出占空比為96%，而輸出端接參考電平時(shí)，占空比為48%。當(dāng)把死區(qū)時(shí)間控制輸入端接上固定的電壓(范圍在0—3.3V之間)即能在輸出脈沖上產(chǎn)生附加的死區(qū)時(shí)間。
脈沖寬度調(diào)制比較器為誤差放大器調(diào)節(jié)輸出脈寬提供了一個(gè)手段：當(dāng)反饋電壓從0.5V變化到3.5時(shí)，輸出的脈沖寬度從被死區(qū)確定的最大導(dǎo)通百分比時(shí)間中下降到零。兩個(gè)誤差放大器具有從-0.3V到(Vcc-2.0)的共模輸入范圍，這可能從電源的輸出電壓和電流察覺得到。誤差放大器的輸出端常處于高電平，它與脈沖寬度調(diào)制器的反相輸入端進(jìn)行“或”運(yùn)算，正是這種電路結(jié)構(gòu)，放大器只需最小的輸出即可支配控制回路。
當(dāng)比較器CT放電，一個(gè)正脈沖出現(xiàn)在死區(qū)比較器的輸出端，受脈沖約束的雙穩(wěn)觸發(fā)器進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)停止輸出管Q1和Q2的工作。若輸出控制端連接到參考電壓源，那么調(diào)制脈沖交替輸出至兩個(gè)輸出晶體管，輸出頻率等于脈沖振蕩器的一半。如果工作于單端狀態(tài)，且最大占空比小于50%時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)信號分別從晶體管Q1或Q2取得。輸出變壓器一個(gè)反饋繞組及二極管提供反饋電壓。在單端工作模式下，當(dāng)需要更高的驅(qū)動(dòng)電流輸出，亦可將Q1和Q2并聯(lián)使用，這時(shí)，需將輸出模式控制腳接地以關(guān)閉雙穩(wěn)觸發(fā)器。這種狀態(tài)下，輸出的脈沖頻率將等于振蕩器的頻率。
總結(jié)
本文總結(jié)了TL494的特征、內(nèi)部結(jié)以及工作原理。雖然TL494的架構(gòu)被歷史證明極為優(yōu)秀，但由于其老舊的工藝、低頻率、以及缺乏新的節(jié)能特性，它正在高端市場面臨著淘汰。至2008年，幾乎沒有售價(jià)高于人民幣300元的開關(guān)電源使用TL494作為主控芯片了，盡管低端、中端市場仍然大量采用。
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